สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พิสูจน์ความเร็วของความโน้มถ่วง

พิสูจน์ความเร็วของความโน้มถ่วง

18 ก.พ. 2546
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เซอร์ ไอแซก นิวตันเคยกล่าวว่า ความโน้มถ่วงเป็นสนามสถิต ไม่มีความเร็ว แต่แอลเบิร์ต ไอน์สไตน์กล่าวว่าแรงโน้มถ่วงมีความเร็วเท่ากับแสง แนวคิดดังกล่าวเป็นเพียงทฤษฎีที่กล่าวถึงมาเป็นเวลานานโดยที่ไม่มีการพิสูจน์ จนถึงปัจจุบัน 

สาเหตุที่ก่อนหน้านี้ไม่เคยมีใครวัดความเร็วของความโน้มถ่วงมาก่อนเลยเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าการพิสูจน์ความเร็วของความโน้มถ่วงทำได้โดยการวัดคลื่นความโน้มถ่วงเท่านั้น 

แต่ในปี 2542 เซียร์เกย์ โคเปย์กิน นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยมิสซูรี ได้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมาใช้ในการวิเคราะห์ผลกระทบของความโน้มถ่วงต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสงหรือคลื่นวิทยุ เขาพบว่าผลกระทบนี้ขึ้นกับความเร็วของความโน้มถ่วง จึงพยายามหาโอกาสที่จะหาปรากฏการณ์ที่จะวัดผลกระทบนี้ และพบว่าวันที่ กันยายน 2544 เป็นโอกาสดีที่จะทดลองทฤษฎีนี้ ในวันดังกล่าวดาวพฤหัสบดีจะบังเควซาร์ J0842+1835 การวัดผลจากแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีในครั้งนั้นต้องใช้ความแม่นยำของเครื่องมือสูงมาก แม้แต่เครือข่ายวีแอลบีเอ (Very Long Baseline Array) ซึ่งประกอบด้วยจานสายอากาศจำนวนมากกระจายอยู่ทั่วทวีปอเมริกาก็ยังไม่เพียงพอ จึงต้องอาศัยความร่วมมือจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุเอฟเฟลแบร์กในเยอรมนีซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 100 เมตรร่วมประกอบเป็นเครือข่ายอินเตอร์เฟอโรเมทรีด้วย 

ขณะที่ดาวพฤหัสบดีบังเควซาร์ ความโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีทำให้คลื่นวิทยุจากเควซาร์เบี่ยงเบน ทำให้ตำแหน่งของเควซาร์ดูเหมือนกับเปลี่ยนไป เนื่องจากดาวพฤหัสบดีเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ ความเร็วของความโน้มถ่วงที่แผ่ออกจากดาวพฤหัสบดีจึงมีผลต่อปริมาณการเบี่ยงเบนด้วย ซึ่งจากการสำรวจสามารถคำนวณได้ว่าความเร็วการเคลื่อนที่ของความโน้มถ่วงมีความเร็วเท่ากับความเร็วแสงพอดี มีความผิดพลาดไม่เกิน 20 เปอร์เซ็นต์ 

เนื่องจากแรงโน้มถ่วงมีความเร็วที่มีขีดจำกัด ดังนั้นผลของความโน้มถ่วงจึงต้องใช้เวลาตามระยะทางเช่นเดียวกับแสง แสงเดินทางทางดวงอาทิตย์มาถึงโลกใช้เวลา 8.3 นาที ความโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์จึงใช้เวลาเดินทางมาถึงโลก 8.3 นาทีเช่นเดียวกัน 

เควซาร์ J0842+1835 ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถหาความเร็วของความโน้มถ่วงได้ เมื่อดาวพฤหัสบดีเข้าใกล้เควซาร์ดวงนี้ด้วยระยะ 3.7 พิลิปดา เมื่อวันที่ 8 กันยายน 2544 (ภาพจาก NRAO/AUI/NSF)

เควซาร์ J0842+1835 ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถหาความเร็วของความโน้มถ่วงได้ เมื่อดาวพฤหัสบดีเข้าใกล้เควซาร์ดวงนี้ด้วยระยะ 3.7 พิลิปดา เมื่อวันที่ 8 กันยายน 2544 (ภาพจาก NRAO/AUI/NSF)

ที่มา: